YÜZEY GERİLİMİ KAPİLER YÜZEYİN ŞEKLİ BİR KAPİLER TÜP İÇİNDE YÜKSELME

Benzer belgeler
EK VI KAPİLER YÜKSELMESİNİN HESAPLARI

(p = osmotik basınç)

Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU Erzurum Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Bernoulli Denklemi, Basınç ve Hız Yükleri Borularda Piezometre ve Enerji Yükleri Venturi Deney Sistemi

Basınç sensörlerinin endüstride kullanımı

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Kütlesel kuvvetlerin sadece g den kaynaklanması hali;

< 2100 Laminer Akım > 4000 Türbülent Akım Arası : Kararsız durum (dönüşüm)

AKM BÖLÜM 11 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ Doç.Dr. Ali Can Takinacı

C. KAPİLER KUVVETLERİN ETKİSİNDE OLAN BİR SIVININ DENGESİ

Hareket Kanunları Uygulamaları

Sistem Özellikleri 10/7/2014. Basınç, P Sıcaklık, T. Hacim, V Kütle, m Vizkozite Isıl İletkenlik Elastik Modülü

VİSKOZİTE SIVILARIN VİSKOZİTESİ

AKM 205-BÖLÜM 2-UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu

AKM 205 BÖLÜM 3 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ. Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET

Maddelerin Fiziksel Özellikleri

δ / = P L A E = [+35 kn](0.75 m)(10 ) = mm Sonuç pozitif olduğundan çubuk uzayacak ve A noktası yukarı doğru yer değiştirecektir.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

04 Kasım 2010 TÜBİTAK ikince kademe seviyesinde Deneme Sınavı (Prof.Dr.Ventsislav Dimitrov)

AKIŞKAN STATİĞİNİN TEMEL PRENSİPLERİ

Fiz 1011 I. Vize UYGULAMA

Bölüm 2: Akışkanların özellikleri. Doç. Dr. Tahsin Engin Sakarya Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü

3.1. Basınç 3. BASINÇ VE AKIŞKAN STATİĞİ

İnstagram:kimyaci_glcn_hoca GAZLAR-1.

AKM 205 BÖLÜM 6 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI

DÜZLEMDE GERİLME DÖNÜŞÜMLERİ

Jeodezi

Prof. Dr. Osman SİVRİKAYA Zemin Mekaniği I Ders Notu

V = g. t Y = ½ gt 2 V = 2gh. Serbest Düşme NOT:

ATALET MOMENTİ. Amaçlar 1. Rijit bir cismin veya rijit cisim sistemlerinin kütle atalet momentinin bulunması.

MANOMETRELER 3.1 PİEZOMETRE

3. AKIŞKANLARDA FAZ DEĞİŞİKLİĞİ OLMADAN ISI TRANSFERİ

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ORGANİK KİMYA LABORATUVARI DENEY 8 : YÜZEY GERİLİMİNİN BELİRLENMESİ

2. Basınç ve Akışkanların Statiği

ÇEV-220 Hidrolik. Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü Yrd. Doç. Dr. Demet KALAT

AKM 205 BÖLÜM 2 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ. Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

Elipsoid Üçgenlerinin Hesaplanması Yedek Hesap Yüzeyi olarak Küre

5. BORU HATLARI VE BORU BOYUTLARI

Akışkanlar Mekaniği Yoğunluk ve Basınç: Bir maddenin yoğunluğu, birim hacminin kütlesi olarak tanımlanır.

METEOROLOJİ. IV. HAFTA: Hava basıncı

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

Zemin Suyu. Yrd.Doç.Dr. Saadet BERİLGEN

Akışkanların Dinamiği

EMAT ÇALIŞMA SORULARI

İ çindekiler. xvii GİRİŞ 1 TEMEL AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ BERNOULLİ DENKLEMİ 68 AKIŞKANLAR STATİĞİ 32. xvii

GERİLME ANALİZİ VE MOHR ÇEMBERİ MUKAVEMET

Tanım Akışkanların Statiği (Hidrostatik) Örnekler Kaldırma Kuvveti Örnek Eylemsizlik Momenti Eylemsizlik Yarıçapı

STATİK AĞIRLIK MERKEZİ. 3.1 İki Boyutlu Cisimler 3.2 Düzlem Eğriler 3.3 Bileşik Cisimler. 3.4 Integrasyon ile ağırlık merkezi hesabı

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

DİNAMİK (3.hafta) EĞRİSEL HAREKET-2: Kutupsal /Polar Koordinatlar (r,θ) A-Polar Koordinatlarda (r,θ) Hareket Denkemleri

BATMIŞ YÜZEYLERE GELEN HİDROSTATİK KUVVETLER

BASINÇLI KAPLAR Endüstride kullanılan silindirik veya küresel kaplar genellikle kazan veya tank olarak görev yaparlar. Kap basınç altındayken

1. AKIŞKANLARIN TEMEL ÖZELLİKLERİ

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I BERNOLLİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

BASINCA SEBEP OLAN ETKENLER. Bu bölümü bitirdiğinde basınca sebep olan kuvvetin çeşitli etkenlerden kaynaklanabileceğini fark edeceksin.

Toplam

TOPRAK SUYU. Toprak Bilgisi Dersi. Prof. Dr. Günay Erpul

CĠSMĠN Hacmi = Sıvının SON Hacmi - Sıvının ĠLK Hacmi. Sıvıların Kaldırma Kuvveti Nelere Bağlıdır? d = V

Kx, Ky, Kz ; Birim kütleye etki eden kütlesel kuvvet bileşenleri

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

Newton un II. yasası. Bir cismin ivmesi, onun üzerine etki eden bileşke kuvvetle doğru orantılı ve kütlesi ile ters orantılıdır.

Ödev 1 ve Cevapları. K. mol

Şekil 8.1: Cismin yatay ve dikey ivmesi

Gazların sıcaklık,basınç ve enerji gibi makro özelliklerini molekül kütlesi, hızı ve sayısı gibi mikroskopik özelliklerine bağlar.

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

LİNEER DALGA TEORİSİ. Page 1

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

KALDIRMA KUVVETİ. A) Sıvıların kaldırma kuvveti. B) Gazların kaldırma kuvveti

9.14 Burada u ile u r arasındaki açı ve v ile u θ arasındaki acının θ olduğu dikkate alınarak trigonometrik eşitliklerden; İfadeleri elde edilir.

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 1 Çözümler

AÇIK KANAL AKIMI. Hopa Yukarı Sundura Deresi-ARTVİN

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

Page 1. b) Görünüşlerdeki boşluklar prizma üzerinde sırasıyla oluşturulur. Fazla çizgiler silinir, koyulaştırma yapılarak perspektif tamamlanır.

YATAY KURBLAR. Yatay Kurplarda Kaza Oranı

F KALDIRMA KUVVETİ (ARCHİMEDES PRENSİBİ) (3 SAAT) 1 Sıvıların Kaldırma Kuvveti 2 Gazların Kaldır ma Kuvveti

1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin dönüşümünde? işareti yerine gelecek sayıyı bulunuz.

5. Boyut Analizi. 3) Bir deneysel tasarımda değişken sayısının azaltılması 4) Model tasarım prensiplerini belirlemek

GENEL KİMYA. 10. Hafta.

NÖ-A NÖ-B. Şube. Alınan Puan. Adı- Soyadı: Fakülte No: 1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin eşit olduğunu gösteriniz. 1/6

KUVVETLER VEKTÖRDÜR BU YÜZDEN CEBİRSEL VEKTÖR TEKNİKLERİ KULLANMALIYIZ

SÜLEYMAN DEMİ REL ÜNİ VERSİ TESİ MÜHENDİ SLİ K-Mİ MARLIK FAKÜLTESİ MAKİ NA MÜHENDİ SLİĞİ BÖLÜMÜ MEKANİK LABORATUARI DENEY RAPORU

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

BURULMA (TORSİON) Dairesel Kesitli Çubukların (Millerin) Burulması MUKAVEMET - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor

HİDROSTATİK. PDF created with FinePrint pdffactory trial version

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

SUYUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ (UYGULAMA)

Sıvılar ve Katılar. Maddenin Halleri. Sıvıların Özellikleri. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ. Doç. Dr. Tahsin Engin. Sakarya Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü

SÜRÜKLEME DENEYİ TEORİ

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

Dr. Öğr. Üyesi Sercan SERİN

ÖĞRENME ALANI: Kuvvet ve Hareket 2.ÜNİTE: Kaldırma Kuvveti ve Basınç. Kaldırma Kuvveti

Transkript:

YÜZEY GERİLİMİ KAPİLER YÜZEYİN ŞEKLİ Üzerine yerçekiminin etki yaptığı bir sıvının yüzey şekli, ele alınmış bölümde sıvının yüzeyinin, onu çevreleyen katı cisimle olan temas hattının düz ve yatay olduğu kabul edilirse, kolaylıkla saptanabilir. Bu durum, örneğin, sıvıya daldırılmış bir düz levhanın yakınında böyle olacaktır. A 2 P 2, köşe etkisinin bahis konusu olamayacağı kadar geniş olan dikey levha olsun. Burada derinlik birimi başına (kağıda dikey) kuvvetler dikkat nazara alınacak ve A 1 A 2, levhadan uzak sıvının standart düzeyi olarak kabul edilecektir. x,y noktasında yüzeyin kavislenmesi olup bu noktada sıvı içinde basınç dolayısıyla dış basınçtan kadar daha azdır. Ama basınç, çevredeki gaza geçit verilmesi halinde, yüzeyin gρy veya g(ρ-ρ o )y kadar düz olduğu nokta da bundan azdır. Böylece yüzey için diferansiyel denklem olup Bunun entegrali dir. Bu itibarla yüzeyin şekli elastica, yani uçlarına eşit ve mukabil kuvvetlerin uygulandığı bir uniform yayın aldığı şekil olacaktır. Denklem, sıvının bir bandının elementer hacmi dikkate alınarak bulunabilir; bu d x hacmi, dış ve iç kenarlarında yüzey kuvvetleri tarafından sıvının normal seviyesinin üstünde tutulmaktadır. Bunların dikey bileşenlerinin farkı σd(sinθ) olup bandın ağırlığı gρyd x tir ama olduğundan aynı sonuç elde edilir. Temas açısının α olması halinde levhada θ nın değeri π/2 - α olur; o halde dir ki bu da sıvının yükseldiği en yüksek irtifa olur. Bir terazinin kolundan asılmış ve doğruca bir sıvıya daldırılmış bir ince cam levha, yüzey geriliminin saptanmasının basit bir yolunu sağlar. Kapilarite etkisiyle sıvının yükselmesi levhanın görünür ağırlığında artışı levhanın yatay uzunluğunun iki katıyla çarpılmış σ ya eşit olur. Aletin hassas kolu Worthington çoğaltıcısı olarak bilinip bunda band bir dikey silindirik spiral şeklinde sarılmıştır.(şek.1) BİR KAPİLER TÜP İÇİNDE YÜKSELME Bir sıvıya daldırılmış bir kapiler tüp, yüzey geriliminin saptanmasının basit bir yöntemini sağlar. Yüzey gerilimi ile sıvının tüp içinde dış yüzeyin seviye tarafından ölçülmüş yükselmesi SERTLEHİMLEME, Burhan Oğuz, Oerlikon Yayını, 1988 1

(ya da alçalmasını) birbirine bağlayabilmek için yükselen sıvının etkin ağırlığının, gerilimden ileri gelen toplam kuvvetle eşitliğini yazıyoruz. Şek.2 deki sembollerle etkin ağırlık, olup bu X yarıçapında bir iç silindir için yazılır; burada ρ, sıvının yoğunluğu ve ρ o da çevreleyen gaz ya da buharınkidir. Silindirin sıvı yüzeyinin kenarı çevresince etki yapan yüzey kuvvetinin dikey bileşeni 2πxσsinθ veya 2πxσcosα olup burada θ yüzeyin yatayla oluşturduğu açı, α da temas açısı dır; bu sonuncusu katı yüzeye göre (bu durumda dikey olan) ölçülür. Bu iki ifade birbirlerine eşitlenir. SERTLEHİMLEME, Burhan Oğuz, Oerlikon Yayını, 1988 2

olursak h a kıyaslanarak y i toptan ihmal edecek olup o ile r sınırları arasında entegral alacak Bu her iki terim, B noktasında yüzeyin iki yanı arasında basınç farkı için ifadeler olmaktadır. DAR (KÜÇÜK İÇ ÇAPLI) TÜPLER Denklem, bu kavislenmelerin toplamının yükseklikle arttığını gösteriyor; ama h büyük ve y küçük olduğunda (dar tüplerde böyledir) toplam, yaklaşık olarak sabittir. Denklemin diferansiyel şekline geri dönüp sıvının tüpü ıslattığı hali ele alarak, eğri pratik olarak dairesel kabul edilebilir: yarıçapı r dir Buna göre tekabül eden y in değeri ve SERTLEHİMLEME, Burhan Oğuz, Oerlikon Yayını, 1988 3

olduğunu akılda tutarak ve müteakip entegraller alarak y in x e göre daha doğruya yakın değerleri elde edilebilir; buna karşılık x de diferansiyel denklemlere ithal edilebilir... Bu tür müteakip yaklaşıklarla Lord Rayleigh, α= 0 hali için denklemini elde etmiştir ki katsayıların, kabullenilen yaklaşıklıkta, doğru oldukları teslim edilir. Bu denklem sadece r in h a göre küçük olması halinde kullanılabilir. Denkleme çok yakın bir yaklaşımın, yüzeyi küçük ekseni dikey olan bir elipsoid olarak kabullenmek suretiyle elde edildiğini zikredelim. Yüzey gerilimini deneysel olarak saptamak için çeşitli yöntemler kullanılmıştır: (a) Yukarıdaki denklemin kullanılmasıyla bir kapiler tüpte yükselme ile. SERTLEHİMLEME, Burhan Oğuz, Oerlikon Yayını, 1988 4

(b) Sentis yöntemi Bir kapiler tüp kısmen sıvıya daldırılır. Sonra dikey olarak çıkarılır ve damla alt uçta asılı kalır; (şek.3). Damla tepesinin A pozisyonu saptanır. Bundan sonra kap içindeki sıvı damlanın tepesine değene kadar yükseltilir (bu arada sütün alçalır) ve yine üst yüzeyi, başta olduğu C ile aynı düzeye gelene kadar tekrar yükseltilir. Bu sırada kap içindeki sıvı B düzeyindedir. Adi metotta AB dikey mesafe h a tekabül eder ama tashihli ifade ile h, negatif olarak alınacaktır. Damlanın genişliğinin bu durumda h a göre küçğk olduğu kabul ediliyor. (c) Jaeger yöntemi Bu yöntemde bir tüpün ağzı ( ucu ) sıvı yüzeyinin hemen altına konup kabarcıklar hasıl olana kadar gaz basıncı artırılır. Gazın maksimum basıncı gözlenir ve saptanır. Burada problem statik değil, gerçekten dinamiktir. Kullanılan formül olup burada ρ max tüpün ucunun içerde ve dışarda düzeyi arasındaki maksimum basınç farkı, r de tüpün iç yarıçapıdır. Kabarcığın iç daire içinde oluştuğu kabul edilir. Tereddütleri ortadan kaldırmak için her iki daireyi mümkün olduğu kadar eşit yapmak önerilir; ancak bu, büyük güçlük arz eden bir deneysel sorundur. Nihai kesinlik başlıca r yarıçapının ölçülmesine bağlıdır. (d) Düşen ağırlık yöntemi Dikkate alınan damlalar bir dar tüpten çıkmış olanlar olduklarına göre bu yöntem bundan öncekine yakın olmaktadır. Bunu, gözlemlerinin sonucunu sair koşullar aynı kalmak kaydıyla, bir sıvı damlasının ağırlığı, içinde oluştuğu tüpün çapıyla orantılıdır. ifadesiyle SERTLEHİMLEME, Burhan Oğuz, Oerlikon Yayını, 1988 5

vurgulayan Tate (1864) kullanmıştır. Daha sonra Quincke de bunu kullanıyor ve, sıvının içeriye akışının yeterince yavaş olması kaydıyla, düşmeden hemen önce asılı damlanın ağırlığı olarak 2πrσ değerini veriyor. Ana bölüm düştüğünde damlanın bir bölümü daima geride kalır; ama o, çok küçük damlalar durumunda bunun ihmal edilebileceğini ileri sürüyor. Rayleigh soruna boyutsal açıdan yaklaşıyor. Damlanın M kitlesinin sadece σ yüzey gerilimi; g, yerçekimi ivmesi; ρ, sıvının yoğunluğu ve tüpün α iç yarıçapına bağlı olduğu kabul ediliyor. Rayleigh σa/g nin bir kitle ile aynı boyutları haiz olduğunu ve σ /gpa 2 nin bu saf sayı olduğunu ispat ediyor ve deneysel olarak gm / σa nın yüp çaplarının büyük bir dizisinde sabit olduğunu gösteriyor. Su ve ince cidarlı tüpler için aşağıdaki değerleri elde ediyor. Sabitenin ortalama değeri böylece yaklaşık olarak 3,8 dir (sağlam olmayan kuram bu değer için 2π yi verir). Daha sonra Harkins ile Brown sabitenin, çaplar çok küçülünce, Quincke nin değerine yaklaştığını gösteriyorlar. Her ne kadar yüzey geriliminin ölçülmesi için bu yöntem açıkça tavsiye edilmezse de aynı cins sıvıların kaba kıyaslama değerleri olarak hızlı ve kolay bir yöntem olur. a nın küçük olamaması halinde yukarıdaki yaklaşıklıklar artık uygun olmaktan çıkar. KABARCIKLAR VE DAMLALAR Bunlar da benzer yöntemlerle irdelenebilirler. Bir sıvı içinde hava kabarcıkları herhangi bir boyutta teşekkül edebilir; bunlar, az çok küresel şekilde çok küçüklerden, yassı çörek şeklinde biçimlenmiş genişlere kadar olabilirler. Deneysel olarak kolaylıkla saptanabilen ρ-ρ o basınç fazlası en alt N noktasında kavislenmeyi saptar ki bu 2/R ye eşittir. Daha önce olduğu gibi y yukarıya doğru hesaplandığında SERTLEHİMLEME, Burhan Oğuz, Oerlikon Yayını, 1988 6

olur; böylece 2/R, daha önceki problemlerin h/β 2 sinin yerini alır. Çok büyük kabarcıklar için (geniş tüplerde olduğu gibi) ikinci kavislilik ile 2/R ihmal edilerek iyi bir yaklaşıklık elde edilebilir: Eğrinin teğetinin dik olması halinde y in değeri H olursa elde edilir. Günümüzde yine sıvıların yüzey gerilimini ölçmek için çok sayıda güvenilir teknikler geliştirilmiştir. Bunların arasından en yatkın olanları sapsız damla profili, kapiler yükseklik, Wilhelmy levhası, DuNoüy halkası, düşen ağırlık ve maksimum kabarcık basıncıdır. Aşağıdaki tablo birkaç sıvının 20 o C ta yüzey gerilimini verir. SERTLEHİMLEME, Burhan Oğuz, Oerlikon Yayını, 1988 7